1. 雷电概述雷电是指一部分带电的云层与另一部分带异种电荷的云层，或者是带电的云层与大地之间迅猛的放电，这种迅猛的放电过程产生强烈的闪交并伴随巨大的声音。云层之间的放电主要对飞行物有危害，对地面上的建筑物和人、畜等没有很大的影响，但云层对大地的放电则对建筑物、人、畜尤其是电子电气设备危害很大。
雷电还是和二百多年前相同，并未发生任何的变异，只不过它的某些物理效应在新技术产品上发生作用，自富兰克林发明避雷针以来，科学技术有了突飞猛进的进步，但防雷技术却始终停滞不前，避雷针只是用于保护建筑物本体，防范直击雷击中建筑物，避雷针对于感应雷和通过其它线路进入建筑物的雷电过电压是无能为力的。雷电科学的发展需要和社会文明的进步相适应。必须用新的视角去关注雷电这一自然现象。
虽然人类目前还没有完全掌握雷电形成的原理，在雷电防御的手段上还有许多不足的地方，但先人多年积累的经验表明雷电活动具有一定的规律和选择性：雷电活动南方多于北方；山区多于平原；内陆多于沿海；在其他条件相同时，土壤电阻率较高的地区雷电活动也较弱。另外，雷击经常发生在有金属矿藏的地区、河岸、地下水出口、山坡与稻田接壤的地段和不同电阻率土壤的交界地段。所以，只要我们积极主动的防御，采取正确良好的防雷手段，雷电灾害是可以避免的。
根据《电力设备过电压保护设计技术规程》中的规定，将年平均雷暴日超过40天的地区称为多雷区，而超过90天作为强雷区，多、强雷区的企业单位应予以重点的防护。而广州地区的雷暴日均超过80天，因此对于防雷不能带有任何的侥幸心理，若因雷击而导致生命和财产的重大损失是很难用时间和金钱来弥补的，针对雷电防护的专项工程应是刻不容缓的。
通常我们用年平均雷暴日数来衡量一个地区的雷电活动的强弱，我国年平均雷暴日的分布大致可划分为四个区域：西北地区一般在15日以下；长江以北大部分地区（包括东北）在15～40日之间；长江以南地区在40日以上；北纬23°以南地区在80日以上。广东的雷州半岛地区及海南省雷电活动尤为强烈，年均雷暴日高达120～130日。此外，也使用年雷闪频数来评价雷电活动,它是指1000平方公里范围内一年共发生雷闪击的次数。大量观测统计资料表明，一个地区的雷闪频数与雷暴日数成线性关系。通常，建筑行业的防雷，更多的注重雷暴日的多少；航空、航海、气象、通信等行业越来越关心年雷闪频数的多少。
雷电流的时间虽然短暂，但它巨大的破坏性是目前人类还无法控制的，现阶段通过人力主动化解雷电的危害，还是不现实的，我们只能通过努力被动地将雷击的能量给予阻挡并将它泄放入大地，以避免所带来的灾害。雷击和线路过电压会出现多种有害的效应，基本上会有以下几种表现形式：直击雷击、感应雷击、电磁脉冲辐射、雷电过电压侵入和反击。雷击及过电压的保护是一项系统的工作，需要根据不同的特性给予相应而全面的防护。
2. 综合防雷措施简介
完善系统防雷方案包括外部防雷和内部防雷两个方面:
武汉监控防雷系统外部防雷包括避雷针、避雷带、引下线、接地极等等，其主要的功能是为了确保建筑物本体免受直击雷的侵袭，将可能击中建筑物的雷电通过避雷针、避雷带、引下线等，泄放入大地。
内部防雷系统是为保护建筑物内部的设备以及人员的安全而设置的。在需要保护设备的前端安装合适的避雷器，使设备、线路与大地形成一个有条件的等电位体。将可能进入的雷电流阻拦在外，将因雷击而使内部设施所感应到的雷电流得以安全泄放入地，确保后接设备的安全。
当雷电发生在距离建筑物较近的地方，通过避雷针将可能击中于建筑物本体的雷电吸引并通过避雷针泄放入大地时，所产生的感应电动势会对内部所有的金属线路均产生破坏作用的感应电流，正是由于电源、网络、通讯等线路出现感应雷电流，增加了建筑物内部较为敏感的计算机等设备破坏的可能性，安装避雷针时没有做好完备的内部防护感应雷的措施，将会大大增加雷击损坏事故的机会，此时的避雷针就真正成为了引雷针。
当所在的建筑物附近出现雷雨云时，雷电不通过建筑物顶部的避雷带等泄放雷电流时，也会在建筑物内部设备的电源和网络系统中产生感应雷电流，导致设备的损坏。因此建筑物内部通过电源、监控，网络和通讯线路相连接的计算机系统，期望通过较为传统的方法：安装避雷针以避免感应雷击的事故是不可能的，作为内部计算机，监控系统的防雷，只做避雷针等外部防雷，其作用是不充分的。只有针对感应雷击损坏设备的特性，采用防范感应雷击的解决方法，才能避免雷电对设备的侵袭。
由于感应雷产生的途径有许多种，在距离带电雷雨云较近所有的金属回路中均会产生破坏性的可能，只是有些的雷电过电压较小，不会对设备产生明显的破坏力而已，但过电压的存在对设备的长期使用的寿命必然产生影响，因此感应雷防范的难度远大于直击雷的防范，而且所需要投入的费用也高于直击雷的防护。
3. 防雷设计方案
3.1 引用标准
1、《建筑物防雷设计规范》 GB50057—94
2、《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》 GB50169—92
3、《电气装置安装工程施工及验收规范》 GBJ232—82
4、《电子计算机房设计规范》 GB50174—94
5、《民用建筑电器设计规范》 JGJ/T16—92
6、《电子设备雷击保护导则》 GB7450—87
7、《雷电电磁脉冲的防护》（第一部）：一般原则 IEC61312—1
8、《建筑物电子信息系统防雷技术规范》 GB 50343－2004
3.2．设计方案
系统说明
电视监控系统（CCTV）的防雷保护比较复杂，首先需要明确监控系统遭受雷击损害的主要原因以及雷电可能的侵入途径，尤其是雷击损坏较为严重的室外监控设备，在分析其损坏原因的基础上，以及研究和探讨信号、电源线路的布放、屏蔽及接地方式等，方可以正确选择和使用监控系统设备的防雷保护装置。
监控系统一般由以下三部分组成： 1、前端部分。主要由黑白（彩色）摄像机、镜头、云台、解码器、防护罩、支架等组成。2、传输部分。使用同轴电缆、电线、多芯线、光纤等采取架空、地埋或沿墙敷设等方式传输视频、音频或控制信号等。3、终端部分。主要由画面分割器、监视器、控制设电视幕墙和控制台等组成。
3.2.1. 机房电源防雷
GB50057-94《建筑物防雷设计规范》第六章：防雷击电磁脉冲；第四节，第6.4.1至6.4.12条LPZ0A、LPZ0B区对电涌保护器（SPD）的要求及GB 50054-95《低压配电设计规范》第四章：配电线路的保护中有关低压防雷的有关规定；参照JGJ/T 16-92《民用建筑电气设计规范》第13部分：电力设备防雷、第14部分接地及安全以及GBJ 64-83《工业与民用电力装置的过电压保护设计规范》第五、六、八章；DL/T620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》第三章到第十章；DL/T621-1997《交流电气装置的接地》第三章、第四章、第六章、第七章的部分条文。依据GB50343《建筑物电子信息系统防雷技术规范》中5.4.1-2表中关于电源防雷器参数的选择的规定；最终将限制电压限制在1.5KV以下。
实施措施
第一级电源防雷保护
在机房所在的楼层电源总配电盘处并联安装电源防雷箱，作为电源的第一级保护，防雷箱内置断路保护装置。数量：每个机房所在的层楼一台。
第二级电源防雷保护
在机房配单相电箱电源开关处安装一台电源防雷箱，作为电源第二级保护，防雷箱内置断路保护装置。数量：每个机房配电箱配置一台。
第三级电源防雷
在机房内4台硬盘录像机，4台监视器和室内19寸机架内的设备供电处安装机架式电源防雷分配单元，数量： 预计4台，在其它如管理电脑等设备的电源供电处安装常规电源防雷插座作设备的末级电源防护，预计：4台。
3.2.2. 前端设备的防雷
武汉监控防雷系统前端设备有室外和室内安装两种情况，安装在室内的设备一般不会遭受直接雷击，但需考虑防止雷电过电压对设备的侵害，比如安装在地下停车场等的摄像机等。而室外的设备则同时需考虑防止直击雷和感应雷。前端设备如摄像头应置于接闪器（避雷针或其它接闪导体）有效保护范围之内。为了施工方便避雷针一般架设在摄像机的支撑杆上，引下线可直接利用金属杆本身或选用 Φ 8的镀锌圆钢或35mm 2 铜导线，此时应注意依据 GB50198-94 《 民用闭路监视电视系统工程技术规范 》第 2章、第2.5节、供电、接地与安全防护、第2.5.4条的要求，系统采用专用接地装置时，其接地电阻不得大于4Ω。
为防止电磁感应，沿杆引上摄像机的电源线和信号线应穿金属管屏蔽。为防止雷电波沿线路侵入前端设备，应在设备前的每条线路上加装合适的避雷器，如电源线（ 220V或DC24V）、视频线、信号线和云台控制线。这样做比较麻烦，问题比较多，且要受安装空间的限制，因此可以选择“三合一”或者“二合一”的监控摄像机多功能电涌保护器。
实施措施：
在室外云台摄像机的电源、视频、云台控制线路前各安装1套监控综合防雷器，用于摄像机的综合防雷保护,安装方式：串联。
在户外固定摄像机的电源、视频线路前安装壹套二合一监控综合防雷器，用于摄像机的综合防雷保护,安装方式：串联。
3.2.3. 终端设备的防雷
在 CCTV系统中，监控室的防雷最为重要，应从直击雷防护、雷电波侵入、等电位连接和电涌保护多方面进行。监控室所在建筑物应有防直击雷的避雷针、避雷带或避雷网，防直击雷措施应符合GB 50057 94《建筑物防雷设计规范》 的规定。进入监控室的各种金属管线应接到共用的接地装置上，易采用一点法接地。
武汉监控防雷系统按照 YD/T 5098-2001《通信局（站）雷电过电压保护工程设计规范》第五部分：SPD 的选择；第5.3条：信号线用SPD；第5.5条：计算机、控制终端、监控系统的网络数据线用SPD的要求规范的要求，通流容量应大于3KA。
与硬盘录像机等连接且布线经过室外的信号线路主要为视频信号传输线及云台控制线，因此对于硬盘摄像机的信号保护，需要在由外面进入中心监控机房的线路接入设备之前，安装对应的浪涌保护器。
实施措施：
视频信号：在监控中心视频矩阵线路前安装壹套视频信号电涌保护器，用于矩阵线路的防雷保护。 数量： 4 台。
控制信号：在云台控制总线的输出端串联安装一套云台控制线安装大功率控制信号电涌保护器作为控制信号的防雷保护。数量：1个。
电源：室外监控系统采取的是机房集中供电的方式，则在机房的控制电源供电总线上安装一套电源防雷器作为监控电源的防雷保护，室内固定枪机属于就近取电方式，因在室内传送距离较近，雷击风险非常小，故本次方案未考虑。防雷器数量： 1 组。
红外报警主机的数据线路上安装通流容量不低于5KA的数据信号防雷器。数量与红外报警主机的引出数据线一致。
3.2.4. 接地系统
设计依据
依据GB50343-2004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》第5章 防雷设计 第5.2节 等电位连接和共用接地系统设计 第5.2.5条:防雷接地与交流工作接地、直流工作接地、安全保护接地共用一组接地装置时，接地装置的接地电阻值必须按接入设备中要求的最小值确定。
依据 GB50174-93 《电子计算机机房设计规范》第六章 电气技术：第四节接地要求：第 6.4.2条、 第 6.4.2条要求，采用共用接地时，电阻按各种接地方式的最小值要求。
依据 GB50198-94 《 民用闭路监视电视系统工程技术规范 》第 2章、第2.5节、供电、接地与安全防护、第2.5.4条的要求，系统采用专用接地装置时，其接地电阻不得大于4Ω。
1、室内等电位接地实施措施：
从机房内引出建筑钢筋，并在引出点用40×500×4mm铜排制作接地汇流排供设备和防雷保护器接地用。将金属门窗、各种线路的金属屏蔽管、各种电子设备的金属外壳、机架等与接地汇流排连接。数量：1处
2、室外摄像枪防雷接地实施方法：（本案以50欧姆/米的泥土质为例，如果前端不做防雷，此地网可省）
根据方案及现场情况定出各接地极的孔位和连接导体沟槽路由，再进行施工安装。注意避开电缆沟、管道和其它导电装置，动土前要向建设单位提出书面申请，同意动土方可进行。
2.1、挖沟：
合理使用挖掘工具，采取逐层下挖法，沟槽深度不小于0.8米，沟槽宽度以能挖深为宜。依据现场地形,进行开挖土坑。
2.2、打入：
利用合适工具将4根热镀锌角钢接地体打入地下埋深0.8米以下，即热镀锌角钢接地体头部平沟槽底部。
2.3、连接：
把安装好的热镀锌角钢接地体用4×40热镀锌扁钢连接起来，形成环形网状；全部连接均采用焊接。圆钢之间的焊接双面焊接不少于6D，单面焊接不少于12D（D为圆钢直径）；扁钢之间焊接不少于2W（W为扁钢宽度）。
2.4、引入：
测试合格后，将接地系统分别引入设备端。
2.5、回填：
先填净土，逐层夯实，整理好草坪地面。
地网数量：x处。
3、有自然接地体时摄像枪的防雷接地
就近的建筑主钢筋引出两条建筑钢筋，并在引出点用40*4的扁钢圆钢制作接地汇流设备和防雷保护器接地相连。引出数量：x处。
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